Cercetarea experimentală și modelarea matematică a poluării solului și a apelor subterane cu compuși ai azotului

STADIUL ACTUAL AL CUNOASTERII IN DOMENIU PE PLAN NATIONAL

SI INTERNATIONA

Pentru multe tari apa subterana este principala sursa de apa potabila. De

exemplu in Europa, Danemarca si Austria folosesc 98% din apa potabila din

apele subterane; Italia 93%, Germania si Belgia 70%, Olanda 65%. Pe de alta

parte, apa din sol este principala sursa pentru cresterea plantelor. Apa din ploaie

(infiltrata) care nu este preluata de radacini sau nu se evapora, percoleaza adanc

in sol si contribuie la imbogatirea apelor subterane.

Apele subterane si apele de suprafata trebuie considerate drept componente

inseparabile ale unui sistem interactiv. Orice management al apei trebuie sa

includa consideratii legate de calitatea apei. Asigurarea calitatii apelor subterane

reprezinta un obiectiv in amenajarea prezenta si viitoare a folosirii resurselor de

apa. Exista doua probleme fundamentale legate de protectia solului si a apelor

subterane. Primul aspect este legat de problemele cantitative privind posibilitatile

actuale si viitoare de folosire a apelor subterane. Exploatarea excesiva a apelor

subterane, evaporatia excesiva datorata schimbarilor climatice sau a unor actiuni

distructive antropice pot duce la scaderea nivelului panzei freatice. Al doilea

aspect este ordin calitativ si se refera la limitarea posibilitatilor de folosire a

apelor subterane datorita poluarii acestora.

Intre zona saturata (apele subterane) si zona nesaturata (sol) exista un

transfer continuu de apa si de substante chimice. Acest transfer poate provoca

poluarea apei subterane pentru perioade lungi de timp. Procesul de inaintare a

unui poluant in sol, spre panza freatica, este un proces lent, de lunga durata,

influentat de:precipitatii, evaporatie, evapotranspiratie, natura solului, panta

terenului, vegetatia de pe versant, existenta unor ape de suprafata – rauri sau

lacuri, panta stratului impermeabil de la culcusul apelor subterane, existenta unor

captari importante din panza freatica. Odata ajuns in sol, poluantul va fi purtat de

apa spre panza freatica si de aici spre puturile de alimentare sau spre raurile cu

care apele subterane vin in contact. Apele de suprafata constituie frontiere ale

apelor subterane astfel incat poluarea raurilor va influenta pe cea a apelor

subterane si reciproc.

Prognoza calitatii solului si a apelor subterane presupune realizarea unor

modele matematice privind curgerea si dispersia poluantilor. Aceste modele

constau in integrarea ecuatiilor ce descriu curgerea si a ecuatiei ce descrie

inaintarea frontului poluant in mediul poros. Parametrii care intervin in aceste

ecuatii trebuie apreciati pe baza unor masuratori efectuate in situ (calibrarea

modelului). Rezultatele modelarii pot fi utilizate in practica doar in conditiile in

care modelul a fost calibrat si validat.

Daca analizam stadiul actual al cunoasterii in domeniu, pe plan international,

putem spune ca exista rezultate importante in acest domeniu, un numar

impresionant de lucrari (modele matematice si experimente), de modele de

prognoza a curgerii in apele subterane si chiar modele de poluare. Din pacate

achizitionarea unor astfel de programe de calcul este foarte costisitoare.

Folosirea unor astfel de programe presupune cunoasterea profunda a marimilor

de intrare, a fenomenului si a domeniului de utilizare.

Amintim programele de calcul pentru studiul apelor subterane:

- MODFLOW (Mc Donald si Harbaugh, 1988) este cel mai utilizat program de

ape subterane. Modelul integreaza ecuatia de difuzivitate (care descrie curgerea

intr-un acvifer) prin metoda diferentelor finite. El poate fi aplicat atat pentru

acvifere sub presiune cat si pentru cele cu suprafata libera, in regim permanent

si nepermanent. Visual MODFLOW–3–D, Visual Groundwater–3D - MT3D

(Zheng, 1990), MOC3D (Konokov Atal. , 1996) simuleaza si transportul de

poluant in zona nesaturata.

- HPP – GMS – un program in element finit pentru aceleasi probleme in sol

saturat.

- Aqua Chem (Aqueous Geochemistry Analysis ploting and Modeling) – permite

analiza chimica a datelor experimentale.

- Aqvifer Test – permite determinarea parametrilor hidrogeologici ai acviferelor,

pe baza datelor obtinute prin pompari experimentale.

Pentru modelarea curgerii in zona solului (nesaturat) amintim programul WHI

UnSat Suite care combina programele VLEACH, PESTAN, VS2DT, HELP intrun

mediu grafic specific, in vederea simularii curgerii unidimensionale si a

transportului de poluanti in zona nesaturata.